設(shè)計(jì)犁刀變速齒輪箱體零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備.doc

學(xué)校代碼：115171學(xué) 號(hào)：201250616107 henan institute of engineering 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題 目設(shè)計(jì)犁刀變速齒輪箱體零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備學(xué)生姓名 魏振山 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1221班 學(xué) 號(hào) 201250616107 系 （部） 機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師（職稱） 杜可可 (教授) 完成時(shí)間 2013 年 6 月 16日 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)犁刀變速齒輪箱體零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑凸臺(tái)面工序的專用夾具內(nèi)容：1) 零件毛坯合圖 1張2) 機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 1套3) 夾具裝配總圖 1張4) 夾具零件圖 1套5) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份原始資料：該零件圖樣一張;生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000件年；每日1班。學(xué)生姓名 魏振山 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1221班 學(xué) 號(hào) 201250616107 系 （部） 機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師（職稱） 杜可可 (教授) 完成時(shí)間 2013 年 6 月 16日 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 目錄摘 要1第1章 前言2第2章 零件工藝的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工藝分析4第3章 確定毛坯、畫毛坯零件合圖8第4章 擬定梨刀箱體加工的工藝路線94.1 定位基準(zhǔn)的選擇94.2 制定工藝路線9第5章 選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具11第6章 確定切削用量及基本工時(shí)126.1 切削用量的確定126.2 時(shí)間定額計(jì)算25第7章 專用夾具的設(shè)計(jì)297.1 確定夾緊力及螺桿直徑297.2 確定夾緊力及螺桿直徑297.3 定位精度分析30第8章 數(shù)控加工程序及裝備318.1 數(shù)控加工程序318.2 數(shù)控加工刀具36結(jié) 論37參考文獻(xiàn)38致 謝39摘要本次課程設(shè)計(jì)是在完成了機(jī)械制造工藝學(xué)（含機(jī)床夾具設(shè)計(jì)）和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)是我們能夠運(yùn)用制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具有了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度的零件（犁刀變速齒輪箱體）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，也熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實(shí)踐機(jī)會(huì)，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)幾未來(lái)從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望老師多加指教。關(guān)鍵詞：工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)，專用夾具第1章 前言箱體零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件,它把有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體,使這些零件保持正確的相對(duì)位置,彼此能協(xié)調(diào)地工作.因此,箱體零件的制造精度將直接影響機(jī)器或部件的裝配質(zhì)量,進(jìn)而影響機(jī)器的使用性能和壽命.因而箱體一般具有較高的技術(shù)要求.由于機(jī)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和箱體在機(jī)器中的不同功用,箱體零件具有多種不同的結(jié)構(gòu)型式,其共同特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,箱壁薄而不均勻,內(nèi)部呈腔型;有若干精度要求較高的平面和孔系,還有較多的緊固螺紋孔等.箱體零件的毛坯通常采用鑄鐵件.因?yàn)榛诣T鐵具有較好的耐磨性,減震性以及良好的鑄造性能和切削性能,價(jià)格也比較便宜.有時(shí)為了減輕重量,用有色金屬合金鑄造箱體毛坯(如航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的箱體等).在單件小批生產(chǎn)中,為了縮短生產(chǎn)周期有時(shí)也采用焊接毛坯.毛坯的鑄造方法,取決于生產(chǎn)類型和毛坯尺寸.在單件小批生產(chǎn)中,多采用木模手工造型;在大批量生產(chǎn)中廣泛采用金屬模機(jī)器造型,毛坯的精度較高.箱體上大于3050mm的孔,一般都鑄造出頂孔,以減少加工余量.第2章 零件的工藝分析2.1 零件的作用犁刀變速齒輪箱體是旋耕機(jī)的一個(gè)重要的機(jī)械裝置如圖2-1所示。旋耕機(jī)通過(guò)該零件的安裝平面與手扶拖拉機(jī)變速箱的后部相連，用兩圓柱銷定位，四個(gè)螺栓固定，實(shí)現(xiàn)旋耕機(jī)的正確聯(lián)接。n面上的413孔即為螺栓連接孔，210f9孔為定位銷孔。如圖所示，犁刀變速齒輪箱體2內(nèi)有一個(gè)空套在犁刀傳動(dòng)軸上的犁刀傳動(dòng)齒輪5，它與變速箱的一倒擋齒輪常嚙合。犁刀傳動(dòng)軸8的左端花鍵上有嚙合套4，通過(guò)拔叉可以軸向移動(dòng)。嚙合套4和犁刀傳動(dòng)軸5相對(duì)的一面都有牙嵌，牙嵌結(jié)合時(shí)，動(dòng)力傳給犁刀傳動(dòng)軸8.其操作過(guò)程通過(guò)安裝在s30h9孔中的操縱桿3操縱拔叉而得以實(shí)現(xiàn)。圖2-1 犁刀變速齒輪箱傳動(dòng)示意圖1左臂殼體 2犁刀變速齒輪箱體 3操縱桿4嚙合套 5犁刀傳動(dòng)齒輪6軸承 7右臂殼體 8犁刀傳動(dòng)軸 9鏈輪2.2 零件的工藝分析圖2-2 犁刀變速齒輪箱箱由圖2-2得知箱體材料為ht200。該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性、及減震性，適用于承受較大應(yīng)力 要求耐磨的零件。該零件上的主要加工面為n面、r面、q面和2- 80h7孔。 n面的平面度0.05mm直接影響旋耕機(jī)與拖拉機(jī)變速箱的接觸精度及密封。2- 80h7孔的尺寸精度、同軸度0.04mm，與n面的平行度0.07mm，與r及q面的垂直度0.1mm，以及r相對(duì)q面的平行度0.055mm，直接影響犁刀傳動(dòng)軸對(duì)n面的平行度及犁刀傳動(dòng)齒輪的齒合精度、左臂殼體及右臂殼體孔軸線的同軸度等。因此，在加工它們時(shí)，最好能在一次裝夾下將兩面或兩孔同時(shí)加工出來(lái)。2-10f9孔的尺寸精度、兩孔距尺寸精度1400.05mm以及1400.05mm對(duì)r面的平行度0.06mm，影響旋耕機(jī)與變速箱聯(lián)接時(shí)的正確定位，從而影響犁刀傳動(dòng)齒輪與變速箱倒檔齒輪的齒合精度。表2-1 加工表面分析加工表面尺寸及偏差/公差及精度等級(jí)表面粗糙度ra(m)形位公差()n面460.5it103.2210f9孔it91.6413孔13it13以下12.5rq面it9it103.2凸臺(tái)面it12it1312.5無(wú)280孔it173.22020it13以下12.5無(wú)30h9球形孔it93.2無(wú)4m6螺紋孔m66h深14it13以下無(wú)8m2螺紋孔m126h深22it13以下無(wú)28n8it83.2422平面22深18無(wú)1.25無(wú)由參考文獻(xiàn)（1）中有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。第3章 確定毛坯、畫毛坯零件合圖圖2-3 毛坯零件合圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。確定零件生產(chǎn)類型根據(jù)參考文獻(xiàn)【8】可知：（1）式中 n零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件年），n=6000； q產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)年）； a備品率，取3%； b廢品率，取0.5%。查參考文獻(xiàn)【13】表1-3知，屬于輕型零件查參考文獻(xiàn)【13】表1-4知，屬于大批生產(chǎn)毛坯的鑄造方法為砂型機(jī)器造型。又由零件2-80mm空均需鑄出，故還應(yīng)安放型芯，此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后還應(yīng)進(jìn)行人工時(shí)效處理。參考文獻(xiàn)【1】表2.3-6，該鑄件的公差等級(jí)ct為810級(jí)，加工余量ma等級(jí)為g級(jí)，故取ct為10級(jí)，ma為 g 級(jí)。鑄件的分型面應(yīng)選擇通過(guò)c孔基準(zhǔn)軸線，且與r面和q面平行的平面，澆口位置分別位于c基準(zhǔn)孔凸臺(tái)的兩側(cè)。參考文獻(xiàn)【1】表2.3-5， 用查表法確定各表面的加工余量如下表所示。 表3-1 各加工表面的加工余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值（mm）說(shuō)明r面168g（），取4.0底面，雙側(cè)加工，取下行數(shù)據(jù)q面168h()，取5.0頂面降1級(jí)，雙側(cè)加工n面168g()，取5.0側(cè)面，單側(cè)加工，去上行數(shù)據(jù)凸臺(tái)面106g()，取4.0側(cè)面單側(cè)加工2-80mm孔80h()，取3.0孔降1級(jí)，雙側(cè)加工由參考文獻(xiàn)【1】機(jī)械加工工藝手冊(cè)表2.3-9可得主要毛坯尺寸及公差如下表所示。 表3-2 主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸總余量（公差加余量）毛坯尺寸公差ctn面輪廓尺寸168 mm168mm4 mmn面輪廓尺寸168 mm4.0+5.0 mm177mm4 mmn面距80孔中心尺寸46 mm5.0 mm51mm2.8 mm凸臺(tái)面距80孔中心尺寸100+6 mm4.0 mm110mm3.6 mm2-80mm孔80 mm3.2+3.0，取6.0 mm74mm3.2 mm第4章 擬定梨刀箱體加工的工藝路線4.1 定位基準(zhǔn)的選擇擬定工藝路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。為使所選的定位基準(zhǔn)能夠保證整個(gè)機(jī)械加工工藝過(guò)程順利進(jìn)行，通常應(yīng)先考慮如何選擇來(lái)加工各表面，然后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來(lái)。 1.精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇：犁刀變速齒輪箱體的n面和2-10f9孔既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用他們做精基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則，實(shí)現(xiàn)箱體零件“一面一孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線尊選了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外，n面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡(jiǎn)單、可靠，操作方便。2.粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇箱體零件的重要孔（即2-80mm孔）的毛坯孔與箱體內(nèi)壁做粗基準(zhǔn)：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，裝入箱體的旋轉(zhuǎn)零件（如 齒輪、軸套等）與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙；此外還應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。最先進(jìn)行機(jī)械加工的表面是精基準(zhǔn)n面和2-10f9孔，這時(shí)有兩種定位方案：方案一 用一浮動(dòng)圓錐銷伸入一2-80mm毛坯孔中限制二個(gè)自由度；用三個(gè)支撐釘支承在與q面相距32mm并平行與q面的毛坯面上，限制三個(gè)自由度；再以n面本身找正限制一個(gè)自由度。這種方案適合大批大量生產(chǎn)類型中，在加工n面及其面上的各孔和凸臺(tái)面及其各孔的自動(dòng)線上采用隨行夾具時(shí)用。方案二 用一根兩頭帶反錐（一端的反錐可取下，以便裝卸工件）的心軸插入2-80mm毛坯孔中并夾緊，粗加工n面時(shí)，將心軸置于兩頭的v形架上限制四個(gè)自由度，再以n面本身找正限制一個(gè)自由度。這種方案雖要安裝一個(gè)心軸，但由于下一道工序（鉆擴(kuò)鉸2-10f9孔）還要用到這根心軸定位，即將心軸置于兩頭的u形槽中限制兩個(gè)自由度，故本道工序可不用將心軸卸下，而且這一“隨行心軸”比上述隨行夾具簡(jiǎn)單得多。又因隨行工位少，準(zhǔn)備的心軸就少，因而該方案是可行的。方案三 用兩根制造精度相同的錐銷安裝在2-80mm孔的兩側(cè)定位，此時(shí)可以同時(shí)限制工件的五個(gè)自由度；再以n面本身找正限制一個(gè)自由度。這種方案工件裝拆方便方便，但是由于工件連續(xù)裝卸，影響孔的定位精度，且銷軸的夾緊裝置較為復(fù)雜。方案四 在鏜銑加工中心上加工時(shí)，采用r面、q面定位，可以同時(shí)限制六個(gè)自由度，再以n面本身找正限制一個(gè)自由度，加工n面及其上的孔；之后在加工r面（q面）上的孔時(shí)采用n面和q面（r面）定位，同時(shí)限制六個(gè)自由度，保證定位精度。夾緊時(shí)采用專用夾具夾緊，凸臺(tái)面的銑削采用一般方式方式銑削。此方案可行，但須制造專用夾具。4.2 制定工藝路線根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下： n面：粗車精銑； r面和q面：粗銑精銑； 凸臺(tái)面：粗銑； 2-80mm孔：粗鏜粗鏜； 7級(jí)9級(jí)精度的未注出孔：鉆擴(kuò)鉸； 螺紋孔；鉆孔攻螺紋孔。因r面與q面有較高的平行度要求，2-80mm孔有較高的同軸度要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，即分別在一次裝夾下將兩面或兩孔同時(shí)加工出來(lái)，以保證其位置精度。根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將n面、r面、q面及2-80mm孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一階段中又首先加工n面，后再鏜2-80mm孔。r面及q面上的8n8孔及4-m12螺紋孔等次要表面放在最后加工。初步擬定加工工藝如下：工序號(hào)工序內(nèi)容鑄造時(shí)效涂漆1粗車n面2鉆擴(kuò)鉸2-10f9孔（尺寸留精鉸余量），孔口倒角1453粗銑凸臺(tái)面4粗銑r面及q面5粗鏜2-80mm孔，孔口倒角1456鉆20mm孔7精銑n面8精鉸2-10f9孔9精銑r面及q面10精鏜2-80h7孔11擴(kuò)鉸s30h9球形孔，鉆4-m6螺紋底孔，孔口倒角145，攻螺紋4-m612鉆4-13mm孔13刮4-22mm平面14鉆8-m12螺紋底孔，孔口倒角145，鉆鉸2-8n8孔，孔口倒角145，攻螺紋8-m1215檢驗(yàn)16入庫(kù)上述方案遵循了工藝路線擬定的一般原則，但某些工序有些問題。分析如下：如粗車n面，因工件和夾具的尺寸比較大，在臥式車床上加工時(shí)，他們的慣性力較大平衡較困難；又由于n面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車雪中出現(xiàn)斷續(xù)切削，容易引起工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，故改用銑削加工。工序40應(yīng)在工序30前完成，使r面和q面在粗加工后有較多的時(shí)間進(jìn)行自然時(shí)效，減少工件受力變形和受熱變形對(duì)2-80mm孔加工精度的影響。精銑n面后，n面與2-10f9孔的垂直度誤差難以通過(guò)精鉸孔矯正，故對(duì)這兩孔的加工改為擴(kuò)鉸，并在前面的工序中預(yù)留足夠的余量。4-13mm孔盡管是次要表面，但是在鉆擴(kuò)鉸2-10f9孔時(shí)，也將4-13mm孔鉆出，可以節(jié)約一臺(tái)鉆床和一套專用夾具，能降低生產(chǎn)成本，而且工時(shí)也不長(zhǎng)。同理，鉆20mm孔工序也應(yīng)合并到擴(kuò)鉸s30h9球形孔工序中。這組孔在精鏜2-80h7孔后加工，容易保證其軸線與2-80孔軸線的位置精度。工序140中工步太多，工時(shí)太長(zhǎng)，考慮到整個(gè)生產(chǎn)線的節(jié)拍，應(yīng)將8-m12螺紋孔的攻螺紋做為另一道工序。修改后的工藝路線如下：工序號(hào)工序內(nèi)容簡(jiǎn)要說(shuō)明1鑄造2時(shí)效消除內(nèi)應(yīng)力3涂底漆防止生銹4粗銑n面，鉆擴(kuò)鉸2-10f9至9f9，孔口倒角145，鉆4-13先加工基準(zhǔn)面，留精精擴(kuò)鉸余量5粗銑r面及q面，粗鏜2-80孔，空口倒角145先加工面，后加工孔6精銑n面，精擴(kuò)鉸2-10f9孔，并提高至2-10f7粗加工結(jié)束精加工開始，提高工藝基準(zhǔn)精度7精銑r面及q面，精鏜2-80h7孔，鉆8-m12螺紋底孔，孔口倒角145，鉆鉸2-8n8，孔口倒角145，攻螺紋8-m12-6h先加工面，后加工孔，工序分散，平衡節(jié)拍8銑凸臺(tái)面,鉆20孔，擴(kuò)鉸s30h9球形孔，鉆4-m6螺紋底孔，孔口倒角145，攻螺紋4-m6-6h次要表面在后面加工,工序分散，平衡節(jié)拍9锪4-22平面10檢驗(yàn)11入庫(kù)第5章 加工設(shè)備以及加工裝備的選用由于生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，且加工對(duì)象非孔即面，采用鏜銑類機(jī)床實(shí)為方便，為最大限度的滿足生產(chǎn)，選用臥式加工中心th6350和立式加工中心kt1300v進(jìn)行加工。工件在機(jī)床上只需變換夾緊姿態(tài)即可。經(jīng)查詢機(jī)床手冊(cè)，th6350其參數(shù)如下：工作臺(tái)尺寸(長(zhǎng)/寬)mm ：500/500； 允許負(fù)載：500k；主軸錐孔：iso5；主軸電機(jī)：7.5/11k；轉(zhuǎn)速范圍：28-3150r/min；選刀方式：隨機(jī)近選；刀庫(kù)容量：40pc；最大刀具重量8kg； 最大刀具尺寸：130/300mm ；移動(dòng)范圍(x/y/z)：700/550/600；進(jìn)給軸電機(jī)：220n.m；定位精度：0.04mm ；重復(fù)定位精度：0.02mm。kt1300v其參數(shù)如下：工作臺(tái)尺寸(長(zhǎng)/寬)mm：420/720；最大工作行程(x/y/z)mm:510/410/460；主軸孔錐孔：cat40;主軸轉(zhuǎn)速范圍：20-5000r/min;定位精度：mm；重復(fù)定位精度:mm;刀庫(kù)容量：24；數(shù)控系統(tǒng)：fanuc;主軸電機(jī)：5.5kw；進(jìn)給軸電機(jī)：220n.m；粗銑n面。根據(jù)機(jī)床的參數(shù)結(jié)合參考文獻(xiàn)【8】，由表21-26，選取直徑為160mm的可轉(zhuǎn)位三面刃銑刀，通用的專用夾具夾具以及游標(biāo)卡尺等量具。精銑n面。選擇與粗銑相同型號(hào)的銑削刀具，仍用通用的專用夾具夾具，游標(biāo)卡尺及刀口形直尺。銑凸臺(tái)面。采用莫氏錐柄面銑刀,其直徑為d=63mm，專用銑夾具、專用檢具。粗銑r面、q面。參考文獻(xiàn)【8】，由表21-26，選取直徑為160mm的三面刃銑刀、專用夾具及游標(biāo)卡尺。精銑r面、q面。刀具與粗銑刀具相同，采用專用夾具。粗鏜2-80mm孔。選擇精鏜刀，專用夾具。參考文獻(xiàn)【1】，由表4.3-9可得，工序20鉆擴(kuò)鉸2-10f9孔口倒角145，鉆4-13mm孔選用直柄麻花鉆，直柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，直柄機(jī)用鉸刀，擴(kuò)孔時(shí)倒角。選用通用夾具，游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。刮4-22mm孔平面。由參考文獻(xiàn)【1】，表4.3-38可知，選用帶可換導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆，導(dǎo)柱直徑為13mm。工序8中所加工的最大鉆孔直徑為20mm，擴(kuò)鉸孔直徑為30mm，故采用立式加工中心kt1300v.鉆20mm孔選用錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)【10】表10-175），擴(kuò)鉸孔s30h9孔時(shí)采用錐柄機(jī)用鉸刀（【10】表10-192）；4-m6螺紋底孔采用錐柄階梯麻花鉆（參考文獻(xiàn)【10】表410-175）攻螺紋采用長(zhǎng)柄機(jī)用絲錐（參考文獻(xiàn)【10】表10-246）及絲錐夾頭。采用專用夾具20mm、30mm孔徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量，4-m6螺紋用螺紋塞規(guī)檢驗(yàn)，球形s30h9及尺寸，用專用測(cè)量檢具，孔軸線的30用專用檢具測(cè)量。8-m12螺紋底孔及2-8n8孔 由參考文獻(xiàn)【1】，表4.3-16，選用錐柄階梯麻花鉆，2-8n8選用錐柄復(fù)合麻花鉆及錐柄機(jī)用鉸刀，采用專用夾具。選用游標(biāo)卡尺及塞規(guī)檢查孔徑。由參考文獻(xiàn)【1】表4.6-3知，8-m12螺紋攻螺紋選用機(jī)用絲錐及絲錐夾頭，專用夾具和螺紋塞規(guī)。第6章 確定切削用量以及工時(shí)定額6.1 切削用量的確定1. 加工工序設(shè)計(jì)、粗銑、精銑n面工序查參考文獻(xiàn)【2】，由表3、2-25平面加工余量表，知精加工余量zn精為1.5mm。已知n面總余量zn總為5mm。故粗加工余量zn粗=51.5=3.5mm.。加工n面工序中以n面自己為基準(zhǔn)，將3.5mm的粗加工余量和1.5mm的精加工余量切除，存在工藝尺寸鏈和基準(zhǔn)不重合誤差。查參考文獻(xiàn)【2】由表1-8平面的經(jīng)濟(jì)加工精度表知，粗加工公差等級(jí)為級(jí)，取.其公差，所以精加工距b面中心的距離為47.50.125精加工余量校核如下：故余量充足。查參考文獻(xiàn)【1】由表9、2-14知，依據(jù)鑄件材料為ht200，粗加工斷續(xù)切削采用可轉(zhuǎn)位三面刃銑刀刀具，機(jī)床功率5.5kw,則可查出粗加工每齒的進(jìn)給量為；取精銑的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為=0.5mm/r。粗銑每走刀一次，；精銑每走刀一次，；考慮到數(shù)控加工中心的主軸電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，此處取轉(zhuǎn)速為150r/min，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，又前面的銑刀直徑d為200mm，故相應(yīng)的切削速度分別為 校核該機(jī)床的功率如下：查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-96知，切削功率的計(jì)算式如下： 取z=8個(gè)齒，將它們代入式中，得：由機(jī)床參考數(shù)據(jù)知機(jī)床功率為5.5kw,若取其效率為0.8，則故重新選擇主軸轉(zhuǎn)速為120r/min,則：將其代入公式得：故機(jī)床功率足夠。2. 工序鉆擴(kuò)鉸2-10f9孔至2-9f9、鉆4-13mm孔加工工序2-10f9孔的擴(kuò)、鉸余量：參考文獻(xiàn)【1】，由表2.3-48取，由此可算出。4-13mm孔因一次鉆出，故其鉆削余量為。表6-1 各工步的余量和工序尺寸及公差加工表面加工方法余量公差等級(jí)工序尺寸及公差2-9f9鉆孔3.5mm7mm2-9f9擴(kuò)孔0.9mmh10mm2-9f9鉸孔0.1mmf9mm4-13鉆孔6.5mm13mm孔和孔之間的位置尺寸如1400.05，以及140mm,142mm,40mm,4-13mm孔的位置度要求均有鉆模保證。與2-80mm孔軸線相距尺寸6602mm因基準(zhǔn)重合，無(wú)需換算。沿孔2-80孔的軸線方向的定位是以n面為基準(zhǔn)確定軸心線的位置，孔軸線方向的定位是以兩孔的內(nèi)側(cè)面用自定心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。使用這種專用夾具能夠保證兩孔內(nèi)側(cè)中心面與r、q兩端面的中心面重合，外形對(duì)稱。所以，2-9f9兩孔連心線至內(nèi)側(cè)中心面的距離尺寸需經(jīng)過(guò)計(jì)算。其尺寸工藝鏈如下圖所示。 圖中，為零件圖上r面與內(nèi)側(cè)尺寸mm，是封閉環(huán)。為內(nèi)腔尺寸921mm的一半，即為460.05mm。用概率法計(jì)算如下： 因?yàn)?所以 又 所以 故 參考文獻(xiàn)【1】由表2.4-38知，并參考機(jī)床說(shuō)明書，取鉆4-13mm孔的進(jìn)給量f=0.4mm/r；取鉆2-7mm孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r。參考文獻(xiàn)【1】 由表2.4-41知，用插入法求得鉆13mm孔的切削速度v=0.4445mm/s=26.7mm/min,由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速為 n故機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=630r/min，則實(shí)際的切削速度為 同理，用插入法求得鉆7mm孔的v=0.435m/s=26.1m/min，由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速為： n此處取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為n=1000r/min，則實(shí)際的切削速度為 參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-69，得： 分別求出鉆13mm孔的和m及鉆7孔的和m如下： 它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力5000n和機(jī)床的最大扭矩220nm，故機(jī)床剛度滿足要求。擴(kuò)2-8.8mm孔，參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-50知，參考機(jī)床進(jìn)給量，取f=0.3mm/r（因擴(kuò)的是盲孔，所以進(jìn)給量取得較小）。參考文獻(xiàn)【4】，由表3-54，擴(kuò)孔的切削速度為，故取，由此算出轉(zhuǎn)速。此處取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為n=400r/min。參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-85，鉸孔的進(jìn)給量取f=0.3mm/r（因鉸的是盲孔，所以進(jìn)給量取得較小）參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-60，取鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。由此算出轉(zhuǎn)速。此處取實(shí)際轉(zhuǎn)速為，故實(shí)際切削速度為3.工序粗鏜、工序7精鏜2-80h7孔工序查參考文獻(xiàn)【2】表3.2-10可知粗鏜加工后孔的直徑為79.5mm，故兩孔的精鏜余量 。又已知 。故 。粗鏜及精鏜工序的加工余量和工序尺寸及公差列于表2-4。 表6-2 鏜孔余量和工序尺寸及公差加工表面加工方法加工前尺寸加工單邊余量加工后尺寸精度等級(jí)工序尺寸及公差2-80粗鏜74mm2.75mm79.5mmh11(0.19)mm2-80精鏜79.5mm0.25mm80mmh7(0.03)mm因粗、精鏜孔時(shí)都以n面及兩銷孔定位，故孔與n面之間的粗鏜工序尺寸47.50.08mm，精鏜工序尺寸460.05mm及平行度0.07mm，與一銷孔之間的尺寸660.2mm，均系基準(zhǔn)重合，所以不需要做尺寸鏈計(jì)算。兩孔的同軸度0.04mm由機(jī)床保證與r面、q面的垂直度0.1mm是間接獲得的。在垂直方向上，它由2-80mm孔軸線與n面的平行度0.07mm及r面和q面工序中對(duì)n面的垂直度來(lái)保證。取一極限位置（如下圖所示）計(jì)算精銑r面及q面工序中q面對(duì)n面的垂直度公差。圖中，為孔軸線對(duì)q面的垂直度0.1mm，它是封閉環(huán)；為孔軸線對(duì)n面的平行度0.07mm，為 q面對(duì)n面在168mm長(zhǎng)度上的垂直度。因在精銑r面和q面及精鏜2-80mm孔兩工序中，面和孔軸心線的位置都做到極限位置的情況很少，故用概率法計(jì)算此尺寸鏈，使加工容易。因?yàn)?所以 在圖中，因?yàn)?bac=edf所以 則 同理，r面與q面的垂直度公差也應(yīng)為0.04mm。2-80mm孔軸線與r面的垂直度0.1mm在水平方向上是由r面對(duì)定位銷孔連線的平行度0.06mm及2-80mm孔對(duì)定位銷孔連線的垂直度保證的，取一極限位置（如下圖所示）計(jì)算精鏜2-80mm孔工序中2-80mm孔軸線對(duì)定位銷孔連線的垂直度公差。r 圖中，為孔軸線對(duì)r面的垂直度0.1mm，它是封閉環(huán)；為r面對(duì)定位銷孔連線的平行度0.06mm，由于abcefh，所以，。同理，也用概率法計(jì)算此尺寸鏈如下：因?yàn)?所以 受兩定位銷孔與定位銷孔配合間隙而引起的轉(zhuǎn)角誤差的影響如下圖所示。下面分析定位副的定位精度。 參考文獻(xiàn)【6】，設(shè)計(jì)兩定位銷如下：按零件圖給出的尺寸，兩銷孔為2-10f9，即2-mm；中心距尺寸為1400.05mm。取兩定位銷中心距尺寸為1400.015mm。按基軸制常用配合，取孔與銷的配合為，即圓柱銷為10h9=。查參考文獻(xiàn)【6】表1-6知，取菱形銷的b=4mm，b=8mm。因?yàn)?, 所以，菱形銷最小間隙為： 菱形銷的最大直徑為： 故菱形銷為 下面計(jì)算轉(zhuǎn)角誤差： 由引起的定位誤差該項(xiàng)誤差大于工件誤差，即0.118m0.08mm，故該方案是不可行的。同理，該轉(zhuǎn)角誤差也影響精銑r面時(shí)r面對(duì)兩銷孔連線的平行度0.06mm，此時(shí)定位誤差也大于工件公差，即0.018mm0.06mm，故該方案是不可行的。解決上述問題的方法是盡量提高定位副的制造精度。如將2-10f9孔提高精度至2-10f7，兩孔中心距尺寸1400.05mm提高精度至1400.03mm，并相應(yīng)提高兩定位銷的徑向尺寸及兩銷中心距尺寸的精度，這樣定位精度能大大提高，所以工序70“精擴(kuò)鉸2-10f9孔并提高精度至2-10f7”對(duì)保證加工精度有著重要的作用。此時(shí)，經(jīng)誤差計(jì)算平方和公式校核，可滿足精度要求。粗鏜孔時(shí)因余量為2.75mm，故=2.75mm。查參考文獻(xiàn)【7】由表5-29，取v=0.4m/s=24m/min。取取進(jìn)給量為f=0.2mm/r。 查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-21得： 取 ， ，則 取機(jī)床效率為0.85，則，故機(jī)床功率足夠。精鏜孔時(shí)，因余量為0.25mm，故=0.25mm。查參考文獻(xiàn)【7】，由表5-29知，取v=1.2m/s=72m/min，取f=0.12mm/r。 4.工序粗銑r面及q面和工序8、精銑r面及q面查參考文獻(xiàn)【12】，由表5-49，知精加工的余量為,已知，r-q面的加工余量為：,于是，粗加工的余量為。精銑r面及q面之時(shí)，r面和q面互為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)尺寸與工藝尺寸重合，不存在基準(zhǔn)不重合誤差。查參考文獻(xiàn)【11】，由表30-73，知，取粗銑的每齒進(jìn)給量為=0.2mm；取精銑的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為f=0.5mm/r；，;粗銑走刀1次，精銑走刀1次，。查參考文獻(xiàn)【11】，由表7-10，取粗細(xì)的主軸轉(zhuǎn)速為118r/min，精銑的主軸轉(zhuǎn)速為300r/min。又前面已選定三面刃銑刀，銑刀直徑為d=160mm,故相應(yīng)的切削速度分別為： =59.283m/min =111.1m/min 查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-96，知切削功率的計(jì)算式如下： 取z=8個(gè)齒，n=11860=1.966r/s,=101mm, =3mm, =4mm, =0.2mm/z，將它們帶入式中：由機(jī)床的功率為11kw,假設(shè)機(jī)床的功率為0.8，則有110.8=8.8kw,8.8kw7.514kw，故機(jī)床的功率滿足。5.工序精擴(kuò)鉸2-10f9孔，提高精度至2-10f7由工序20已將孔2-10f9加工至2-9f9,則此工序的精擴(kuò)鉸余量為0.1mm。查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.3-48，知孔的擴(kuò)、鉸余量分別為：=0.9mm,=0.1mm。查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-52，知擴(kuò)孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r（因?yàn)閿U(kuò)的是盲孔，所以進(jìn)給量取得較?。┩旨庸ぃ瑪U(kuò)孔的速度=11m/min。由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速為：。此處為方便計(jì)算取n=400r/min。查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-58，知，取鉸孔的進(jìn)給量為f=0.1mm/r。(受加工余量的限制)查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-60，知，取鉸孔的切削速度為v=0.1mm/s=6m/min。因此，算出。此處為方便計(jì)算，取轉(zhuǎn)速為200r/min，則實(shí)際的切削速度為。6.工序8 、銑凸臺(tái)面凸臺(tái)面因要求不高，故可以一次銑出，其工序余量即等于總余量4mm。凸臺(tái)面距s30h9孔球面中心mm，這個(gè)尺寸是在擴(kuò)鉸s30h9時(shí)直接保證的。球面中心（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）距2-80mm空軸線（工藝基準(zhǔn)）1000.05mm則為間接保證的尺寸。本工序工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，有基準(zhǔn)不重合誤差。銑凸臺(tái)面時(shí)應(yīng)保證的工序尺寸為凸臺(tái)面距2-80mm孔軸線的距離xd-b.其工藝尺寸鏈如下圖所示。 bsd圖中， ，用豎式法計(jì)算如下：基本尺寸上偏差下偏差増環(huán)106+0.5-0.3減環(huán)6+0.20封閉環(huán)100+0.5-0.5 所以 查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.3-59知，銑平面的背吃刀量=4mm；查參考文獻(xiàn)【2】，由表30-13知，取粗銑每齒的進(jìn)給量f=0.2mm/z；查參考文獻(xiàn)【1】，由表3.1-74知，取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為n=118r/min;由之前的工序設(shè)計(jì)知，銑刀的直徑為d=63mm，故相應(yīng)的切削速度為 校核機(jī)床的功率： 查參考文獻(xiàn)【11】，由表30-17知，切削功率的計(jì)算式如下： 取z=4個(gè)齒，n=11860=1.966r/s,=168mm,=4mm， =0.25mm/z，=1,將它們帶入式中： 由機(jī)床的參數(shù)知，機(jī)床功率為5.5kw，假設(shè)機(jī)床的效率為0.8，則5.50.8=4.4kw，0.046kw4.4kw，故機(jī)床的功率足夠。 7.鉆20孔、擴(kuò)鉸s30h9球形孔、鉆4-m6螺紋底孔、空口倒角為145、攻螺紋6-m6-6h查參考文獻(xiàn)【10】，由表11-266知，取鉆20孔時(shí)的進(jìn)給量為f=0.32mm/r，取鉆4-m6螺紋底孔時(shí)的進(jìn)給量為f=0.13mm/r。查參考文獻(xiàn)【10】，由表11-266，用插入法算得鉆孔20mm時(shí)的切削速度為v=25.67m/min，由此算出轉(zhuǎn)速為 取實(shí)際的轉(zhuǎn)速為n=440r/min，則實(shí)際的切削速度為 同理，用插入法求得鉆4-m6螺紋底孔切削速度為v =34m/nin，由此算出轉(zhuǎn)速為： 此處取實(shí)際轉(zhuǎn)速為n=1800r/min，故實(shí)際的切削速度為。查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-69，知 分別求出鉆20mm孔的和m及鉆4-m6螺紋底孔時(shí)的和m如下： 他們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力5000n和最大的扭矩220nm。擴(kuò)鉸s30mm球形孔時(shí)，采用專用的擴(kuò)鉸球孔刀具，最大的切削余量為5mm（單邊余量）查參考文獻(xiàn)【10】，由表11-278，知，鉸孔的余量為0.3mm，則擴(kuò)孔的余量為4.7mm；查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-52，知，,擴(kuò)孔的進(jìn)給量取f=1.1mm/r；查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-58，知，鉸孔的進(jìn)給量取f=1.5mm/r；查參考文獻(xiàn)【1】，由表3-54，擴(kuò)孔的切削速度為，故取v=25.12=12.56m/min由此算出轉(zhuǎn)速為,此處取n=135r/min。查參考文獻(xiàn)【10】，由表11-283用插入法算出鉸孔的切削速度為v=11.5m/min。由此算出轉(zhuǎn)速為。此處取機(jī)床的實(shí)際轉(zhuǎn)速為n=125r/min,則實(shí)際的且削速度為。攻螺紋6-m6-6h螺紋時(shí)，采用機(jī)用絲錐，查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-105知，切削的進(jìn)給量f=1mm/r;查參考文獻(xiàn)【11】，由表40-7，知切削速度為： 。查參考文獻(xiàn)【11】表40-7，知耐用度為t=90；螺紋螺距為p=1mm，系數(shù)m=0.9，=64.8，=1.2， =0.5，=6mm,=0.98，將它們帶入式中如下： 由此，可計(jì)算出主軸的轉(zhuǎn)速為,此處取n=500r/min。8.工序9 锪4-22mm平面依照之前的設(shè)計(jì)，此工序采用直徑為22mm的選用帶可換導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆，導(dǎo)柱直徑為13mm 查參考資料【1】，由表2.4-87，用插入法計(jì)算出進(jìn)給量為：f=0.12mm/r,切削速度為v=0.3m/s=18m/min。其切削余量為4.5mm,則可計(jì)算出機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為:此處取n=260r/min。9.鉆8-m12mm螺紋底孔，孔口倒角145，鉆鉸2-8n8，孔口倒角145查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-38，知，取鉆8-m12螺紋底孔的進(jìn)給量f=03mm/r；其切削余量為5.1mm。查參考資料【1】，由表2.4-41，用插入法計(jì)算出鉆8-m12螺紋底孔的切削速度為v=0.33m/s=19.8m/min20m/min。由此算出，為達(dá)到表面質(zhì)量的要求，將鉆鉸2-8n8改為鉆擴(kuò)鉸2-8n8；查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.3-48，取=0.45mm，=0.05mm，由此可算出，鉆孔的余量為=0.45-0.05=3.5mm查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-38，取鉆2-8n8孔時(shí)的進(jìn)給量f=0.3mm/r；查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-41，用插入法求得，鉆2-8n8時(shí)的切削速度v=0.37m/s=22.2m/min，由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速為 查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-69，得： 代入計(jì)算數(shù)據(jù)得： 他們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力500kg和機(jī)床的最大扭矩220nm，故機(jī)床滿足要求。擴(kuò)孔2-8n8時(shí)，查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-5，取機(jī)床的進(jìn)給量為f=0.3r/min。參考文獻(xiàn)【4】，由表3-54，知，擴(kuò)孔的切削速度為（，故取=22.2=11.1m/min由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速為，。在此處取n=450r/min 。查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-58，取鉸孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r；查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-60，知，取鉸孔的切削速度為v=0.26m/s=15.6m/min，由此算出轉(zhuǎn)速，此處取n=620r/min。10.攻螺紋8-m12-6h攻螺紋8-m12-6h螺紋時(shí)，采用機(jī)用絲錐，查參考資料，由表2.4-105知，切削的進(jìn)給量f=1.75mm/r；查參考文獻(xiàn)【1】，由表2.4-113，知切削速度為： 。查表2.4-114，知耐用度為t=1800，查表2.4-114，知耐用度為t=1800；螺紋螺距為p=0.5mm，系數(shù)m=0.6，=1.2，=0.9， =6.2，=6mm,將它們帶入式中如下： 則計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速為,此處取n=125r/min6.2 時(shí)間定額計(jì)算工序1粗銑n面，鉆擴(kuò)鉸2-10f9至9f9，孔口倒角145，鉆4-13的時(shí)間定額計(jì)算（1）由之前的工序設(shè)計(jì)可知，粗加工時(shí)n面的切削余量為3.5mm，背吃刀量），每齒進(jìn)給量為f=0.2mm/r，齒數(shù)z=10，主軸轉(zhuǎn)速為n=150r/mm，走刀一次，采用面銑刀對(duì)稱銑削，刀具主偏角90。查參考文獻(xiàn)【7】，由表5-43，知銑削的基本時(shí)間計(jì)算式為： 參數(shù)說(shuō)明： 所銑平面的輪廓長(zhǎng)度； 每齒進(jìn)給量； d銑刀直徑； 所銑平面的輪廓寬度。 計(jì)算過(guò)程如下： 鉆擴(kuò)鉸210f9孔（尺寸留精鉸余量），孔口倒角145鉆4-13mm孔查參考文獻(xiàn)【7】，由表5-41，得鉆孔基本時(shí)間的計(jì)算式如下： ； =14mm； ；參數(shù)說(shuō)明： f進(jìn)給量